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結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)一般需要經(jīng)歷費(fèi)時(shí)的結(jié)構(gòu)性能分析過(guò)程。對(duì)于較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而言，不但需要對(duì)多個(gè)相關(guān)的部件進(jìn)行有限元分析，而且對(duì)同一部件需要進(jìn)行多種類(lèi)型的有限元分析(包括靜態(tài)分析、模態(tài)分析和瞬態(tài)分析)。因此，如何提高分析效率成為復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
目前，提高分析效率的方法主要包括近似分析技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)兩類(lèi)。近似分析技術(shù)研究在滿足足夠計(jì)算精度的前提下如何使分析模型盡可能簡(jiǎn)單。近似分析技術(shù)可以有效縮短性能函數(shù)的分析時(shí)間，但是這些方法的應(yīng)用往往需要前期的大量準(zhǔn)備工作，并存在分析精度問(wèn)題。分布式計(jì)算技術(shù)通過(guò)充分利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源實(shí)現(xiàn)高精度結(jié)構(gòu)性能模擬，并從整體上保證了較高的分析效率。本研究以復(fù)雜結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)探討應(yīng)用分布式計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)并行有限元分析的策略和方法。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)中的多個(gè)子優(yōu)化問(wèn)題在優(yōu)化過(guò)程中都要提出有限元分析的要求，按順序完成這些任務(wù)使得優(yōu)化效率極其低下。如圖所示，通過(guò)有限元分析協(xié)調(diào)引擎在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分配分析任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)分布式并行分析，可以有效提高分析效率。有限元分析協(xié)調(diào)引擎響應(yīng)各個(gè)子優(yōu)化問(wèn)題提出的分析請(qǐng)求，并根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源進(jìn)行規(guī)劃，將各有限元分析任務(wù)定位于確定的網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)絡(luò)上的有限元分析機(jī)在接受分析任務(wù)后與對(duì)應(yīng)的子優(yōu)化問(wèn)題建立直接鏈接，獨(dú)立、自主地完成分配的任務(wù)，并把有限元后處理產(chǎn)生的分析結(jié)果發(fā)送到這個(gè)子優(yōu)化問(wèn)題。
實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程，需要解決參數(shù)化有限元分析方法、有限元分析過(guò)程自動(dòng)化和有限元分析任務(wù)動(dòng)態(tài)分配等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
利用MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN作為有限元分析工具。通過(guò)PCL語(yǔ)言(MSC/PATRAN Command Language)編程開(kāi)發(fā)參數(shù)化有限元分析程序。
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